DM_1 / Деталі машин КЛ [Стадник В. А

Недоліки:

Більш складна технологія виготовлення, а отже більш висока вартість.

Класифікація шліцьових з’єднань:

а) за призначенням:

нерухомі для закріплення деталей на валу (рис. 21.1, а); рухомі, що забезпечують можливість осьового переміщення маточини по

валу, наприклад, зубчастого колеса, коробок передач верстатів, автомобілів і т.п.

б) за профілем шліців (зубців): з прямобічним (рис. 21.1, а); евольвентним (рис. 21.1, б); трикутним (рис. 21.1, в) профілями;

в) за навантажувальною здатністю з’єднання з прямобічними шліцами бувають трьох серій (легка, середня і важка). З’єднання важкої серії, що відрізняються найбільшою висотою і числом зубців, призначені для більш напружених умов роботи;

г) за способом центрування:

за зовнішнім діаметром D (рис. 21.2, а); за внутрішнім діаметром d (рис. 21.2, б); за боковими гранями b (рис. 21.2, в).

580

Евольвентні з’єднання використовують для діаметрів від 4 до 500 мм, та

початкового контуру.

Позначення з’єднання з евольвентним профілем зубців складається: з номінального діаметра з’єднання D , модуля m , позначення посадки з’єднання, розміщеного після розмірів центруючих елементів, наприклад,

посадкою H 9 g9 ).

Евольвентні з’єднання у порівнянні з прямобічними з’єднаннями мають більш високу точність і міцність шліців завдяки більшому числу шліців і округленню западин (потовщенню шліців до основи), знижаючих концентрацію напружень. Технологія нарізування евольвентних шліців простіша і дешевша, ніж прямобічних

З’єднання шліцьові трикутні ( 21.1, в) застосовують тільки у нерухомих з’єднаннях для передачі невеликих крутних моментів. Мають велике число дрібних шліців (до 70). Центрування тільки за боковими сторонами. Не стандартизовані. Рекомендуються для тонкостінних маточин і порожнистих валів.

(шліцьових) з’єднань.

Основним критерієм працездатності зубчастих з’єднань є опір робочих поверхонь зминанню та зношуванню, яке виникає в результаті відносних мікропереміщень поверхонь зминання внаслідок деформації вала та зазорів у деталях з’єднання.

Число і розміри поперечного перерізу шліців приймають в залежності від діаметра вала за таблицями стандартів. Довжина шліців визначається довжиною маточини, а якщо маточина рухома, то ходом її переміщення.

583

Розрахунок прямо бічних з’єднань рекомендують вести шляхом порівняння середнього тиску на робочих поверхнях з допустимими напруженнями на зминання і знос. За аналогічною методикою розраховуються і евольвентні з’єднання. Розглянемо (рис. 21.4, а) прямобічне шліцьове з’єднання, яке складається із вала 1 і маточини 2, для якого за діаметром

Рис. 21.4. Розрахункова схема шліцьового з’єднання

вала d підібрані параметри з’єднання ( d , D і z ). Задача полягає у забезпеченні міцності поверхонь з’єднання на зминання при забезпеченні їх зносостійкості.

Умова міцності на зминання

де σ - середній тиск (умовне напруження зминання) на робочих поверхнях;

[σ ]зм - допустиме напруження на зминання менш міцного матеріалу з’єднання;

[σ ]зн - допустиме напруження із умови обмеження зношування для менш твердої поверхні з’єднання.

Згідно розрахункової схеми (рис. 21.4, б) середній тиск розраховують за формулою

Згідно одержаної формули (21.3) і формул (21.1) і (21.2) напруження σ , добуте за формулою (21.3), не повинне бути більшим від меншого із двох значень умовних допустимих напружень, тобто [σ ]зн ³ σ £ [σ ]зм , де [σ ]зн -

умовне допустиме напруження для обмеження зношування, а [σ ]зм - умовне допустиме напруження для обмеження зминання.

Допустимі напруження. Для нерухомих шліцевих з’єднань з незагартованими робочими поверхнями допустиме напруження на зминання

відносяться до спокійного навантаження.

Допустиме умовне напруження для обмеження зношування призначають в залежності від виду термічної обробки і твердості робочих поверхонь з’єднуваних деталей:

585

−для поліпшених [σ ]зн =0,032 НВ;

−для гартованих [σ ]зн =0,3 HRC.

21.3. Профільне (безшпонкове) з’єднання. Загальні відомості

В різних галузях машинобудування застосовуються також профільні (безшпонкові) з’єднання.

Профільним називається з’єднання, у яких з’єднувані деталі скріпляються між собою за допомогою взаємного контакту по плавній не круглій поверхні. Простішим

Рис. 21.5. Профільні з’єднання:

а– з квадратним контуром;

б– з овальним контуром

таким з’єднанням є вал з квадратним кінцем у поперечному перерізі (рис. 21.5, а). Більш досконалими є профільні з’єднання з овальним контуром (рис. 21.5,

б).

586

Профільні з’єднання надійні, але не технологічні, тому їх застосування обмежене. Розрахунок на міцність профільних з’єднань зводиться до перевірки на зминання їх робочих поверхонь. Розміри квадрата рекомендується приймати

b ≈ 0 ,75d .

Контрольні запитання

7.Назвіть та охарактеризуйте основні типи зубчастих з’єднань.

8.Зазначте переваги зубчастих з’єднань перед шпонковими.

9.Назвіть основний критерій працездатності зубчастих з’єднань.

10.Запишіть та проаналізуйте умову міцності на зминання зубчастого з’єднання, яке передає тільки обертовий момент.

11.Чому на міцність зубчастих з’єднань впливають радіальне навантаження та перекидний момент? Як це враховують у розрахунках?

12.Які фактори впливають на допустимі напруження для зубчастих з’єднань?

13.Наведіть приклади профільних з’єднань і розкажіть принцип їхнього розрахунку.

587

Тема 22. Клемові або фрикційно-гвинтові з’єднання.

22.1. Загальні відомості та класифікація клемових з’єднань

Загальні відомості. Клемові з’єднання (рис. 22.1) являють собою фрикційні (тобто, основані на дії сил тертя) з’єднання, в яких необхідний тиск створюється затяжкою гвинтів або болтів.

Рис. 22.1. Клемові з’єднання:

а– з рознімною маточиною;

б– з нерознімною маточиною

Клемові з’єднання застосовують для закріплення на валах та інших циліндричних стержнях таких деталей, як кривошипи, важелі, шківи та ін., якщо деталі вимагають перестановок. Переваги клемових з’єднань: можливість їх здійснення без шпонок, що допускає установку деталей в будь-якому кутовому положенні і в будь-якому положенні по довжині гладкої ділянки стержня затискуваного клемою; великі зручності складання і ремонту з’єднання, що особливо важливо в складних механізмах. Недолік клемових з’єднань – їх невелика надійність, особливо при змінних навантаженнях, так як скріплення з’єднуваних деталей здійснюється за рахунок сил тертя, що виникають між ними.

З’єднання виконують з рознімною маточиною (рис. 22.1, а) і з маточиною, в якій виконано проріз для затягування шляхом деформування тіла маточини (рис. 22.1, б).

588

З’єднання з рознімною маточиною складніші, їх застосовують при необхідності монтажу без розборки деталей, які змонтовані на валу.

22.2. Розрахунок клемових з’єднань

Клемові з’єднання розраховують за умовою передачі крутного момента або осьової сили. Обов’язковим є також розрахунок болтів або гвинтів. Закон розподілення тиску по колу залежить від жорсткості маточин і величини початкового зазору або натягу, що є невизначеним. Тому для технічних розрахунків їм приходиться задаватись.

Є очевидним, що при дуже високій згинальній жорсткості роз’ємної маточини, епюра тиску на затиснутій поверхні повторює епюру вминання вала

в маточину. Максимальний тиск P буде спостерігатись в напрямі,

0

перпендикулярному до площини рознімання і знижуватиметься до нуля в цій площині по косинусоїдному закону P = P0 cos α .

Однак найбільш ймовірним можна вважати рівномірний закон розподілу

тиску, так як момент від сумарних сил затягування болтів, де z - число

болтів, F0 - сила затягування одного болта, збільшує тиск поблизу прорізу або площини рознімання (рис. 22.2).

Рис. 22.2. Схема розподілу тиску у клемовому з’єднанні

589